Анализ проектных решений, влияющих на долговечность мостов.
реклама
Семинар Федерального дорожного агентства РФ «Современные методы ремонта и содержания мостовых сооружений с применением инновационных технологий и материалов» Анализ проектных решений, влияющих на долговечность мостов Сырков Антон Владимирович к. т. н., начальник отдела проектного института ОАО «Трансмост» Санкт-Петербург 22 – 26 июля 2013 г. Основные причины преждевременного износа и старения ИС Неправильные, противоречивые и не обоснованные по критериям «долговечность» и «эффективность жизненного цикла» проектные решения Строительный брак, отсутствие или неэффективность строительного контроля Недостаточный и неэффективный надзор на стадии эксплуатации Неудовлетворительное осуществление ухода и профилактики Пропуск сверхтяжелых и негабаритных нагрузок Мотивация повышения долговечности: Прибыль ПИР+СМР Прибыль Контракты жизненного цикла (КЖЦ) Гарантийные обязательства Нормативные требования Репутация фирмы КЖЦ ПИР+СМР Из зарубежного опыта: в США в состав обязательных разделов проекта МС с 1994 года приказом Президента (Executive Order 12893 section 2, item (2), of January 26, 1994 Principles for Federal Infrastructure Investments) включено планирование жизненного цикла (ЖЦ) искусственных сооружений, установлена необходимость учета общей стоимости ЖЦ при принятии решений по выделению федеральных средств в Евросоюзе разработана методика LCA (Life Cycle Assessment), регламентированная в международных стандартах ISO14040, ISO14044, в соответствии с которой обосновывается выбор проектных решений, рекомендуемых Еврокодами EN 1990, EN 1992-1.1(-2), EN 1993-1(-2) и т.п. EN 1990-3.2 (3)P: «Выбранные проектные ситуации должны быть достаточно жесткими и разнообразными, чтобы охватить все условия, которые только можно предусмотреть в периоды производства работ и эксплуатации конструкции» Основные параметры ЖЦ (на примере США и Европы) - ущерб здоровью людей и окружающей среде; - уровень безопасности движения; - грузоподъемность; - пропускная способность; - срок службы элементов ТС; - экономическая эффективность; - среднегодовая стоимость ЖЦ; - пользовательские издержки Ежегодный отчет за 2001г. FHWA (Федеральная дорожная администрация США – аналог Российского Федерального дорожного агентства) Почему мировые лидеры анализируют жизненный цикл искусственных сооружений? Плановые параметры ЖЦ являются целевыми показателями при реализации КЖЦ и позволяют повысить мотивацию подрядных строительных и эксплуатационных организаций Технико-экономический анализ ЖЦ ИС позволяет обосновать применение прогрессивных (иногда и более дорогих) вариантов конструкций и материалов, повышающих безопасность, долговечность и другие потребительские свойства, улучшающих процесс эксплуатации, снижающих ее стоимость, оптимизировать стратегии содержания Отзывы об отказах конструкций, неудобство их обслуживания, малые сроки службы, другие негативные события в процессе эксплуатации ИС, бьют по репутации эксплуатационных, проектных и строительных организаций Мировой практикой статистически доказано, что количество критических отказов и обрушений ИС обратно пропорционально эффективности их ЖЦ Сравнение восстановительной стоимости крайних балок моста «Коэффициент полезного действия» элементов ИС: КПДф = Тсл.ф. / Тсл.пр. здесь Тсл.пр. - срок полезного износа Удельная стоимость восстановления: Суд. = Со / КПДф / ТЖЦИС (млн.руб.) Тсл.пр. = 100 лет Тсл.ф. = 100 лет Крайние балки: КПДф = 1,00 преждевременный износ Суд. = 0,19 КПДф = 0,33 Суд. = 0,68 Годы эксплуатации КПДф = 0,54 Суд. = 0,40 Тсл.пр. = 80 лет Тсл.ф. = 42 года Тсл.пр. = 60 лет Тсл.ф. = 20 лет Причины снижения КПД ИС Проектирование водоотвода: ошибки и противоречия В проекте закладываются идеальные продольные и поперечные уклоны. На практике они далеки от проектных. Крайние балки: преждевременный износ При идеальных проектных продольных уклонах данного моста в диапазоне от 12 до 23 о/оо фактический продольный профиль показывает участки со встречными уклонами из-за провисаний балок и погрешностей при устройстве дорожной одежды. Результат – водоотводные трубки в двух пролетах не предусмотрены, в двух – по две на пролет Причины снижения КПД ИС Проектирование водоотвода: ошибки и противоречия Выводы: для профилактики всегда закладывать трубки с шагом не менее 3м, с композитными лотками и некорродирующими подвесами, с улучшенным дренажом и гидроизоляцией Крайние балки: преждевременный износ Причины снижения КПД ИС Гидроизоляция и дренаж По крайней мере в зонах водоотводных трубок и стоек ограждений, то есть там, где проектируются перегибы и швы мембраны, следует предусматривать гидроизоляцию напыляемого типа на полиуретановой или битумной основе, например, типа «Дорфлекс». Устройство дренажа в зонах сбора воды обязательно. Причины снижения КПД ИС Деформационные швы На трассах с высокой интенсивностью движения быстро образуется колея, вызывающая значительные динамические удары транспортных средств о стальное окаймление швов, что вызывает ускоренное разрушение окаймления, протечки, необходимость замены швов - предусматривать в проектах улучшенные защитные полосы; - применять опыт использования быстрозаменяемых швов; - проектировать «бесшовные» мосты, где это возможно Деформационные швы: прогрессивные решения Причины снижения КПД ИС Основания опор До сих пор не решена проблема использования существующих опор ИС. Если отсутствует исполнительная документация, то при уширении ИС и увеличении нагрузок нельзя гарантировать, что не произойдут новые деформации грунта основания. По этой причине многие опоры списываются и их КПД составляет 0,3 – 0,5, то есть крайне низок. Предлагается: - рассмотреть возможности, при отсутствии рисков крена опор, «проектирование с использованием метода наблюдения», то есть закладывать в проект, при соответствующем ТЭО, непрерывный приборный мониторинг наблюдения за осадками опор; - в вышеуказанном случае - пролетные строения и опорные части следует проектировать с возможностью оперативного регулирования их по высоте домкратами; - обеспечивать электронное копирование, архивирование и хранение исполнительной документации по ИС. Причины снижения КПД ИС Основания опор Примеры успешного применения старых опор под многократно возросшие нагрузки без усиления основания из ВСН 4-81: Причины снижения КПД ИС Эксплуатационные обустройства Проектные решения должны обеспечивать достаточное оснащение МС смотровыми приспособлениями для своевременного обнаружения дефектов и аномалий на ранних стадиях развития Смотровые ходы и тележки для внеклассного моста не предусмотрены Смотровые ходы предусмотрены не только между балками, но и по фасаду Причины снижения КПД ИС Эксплуатационные обустройства Проект должен дополняться разделом организации работ по содержанию, где среди прочих работ, определяющих, в то же время, плановую стоимость жизненного цикла, должны определяться требуемые технические характеристики передвижных подмостей Автогидроподъемник мостовой с люлькой Передвижная платформа для осмотра и ремонта мостов Причины снижения КПД ИС Противоречивые проектные решения Характерным примером проектного решения, противоречащего принципам превентивного содержания, является конструкция железобетонных плит в неизвлекаемой опалубке из металла или других материалов. Наиболее опасным элементом, снижающим долговечность, здесь является водонепроницаемый (в первые годы эксплуатации) поддон. Привлекательное, на первый взгляд, проектное решение, снижающее трудозатраты на стадиях проектирования и строительства, скрывает некоторое время протечки, происходящие с проезжей части. Это затрудняет обнаружение дефектов на ранней стадии развития, способствует накоплению в бетоне плиты влаги, хлоридов и коррозии. Причины снижения КПД ИС Противоречивые проектные решения Последствия использования для опалубки неизвлекаемых поддонов Задачи проектирования ИС с оптимальными параметрами ЖЦ Усиление обратной связи «эксплуатация ИС – проектирование ИС» Проектирование не только по критериям прочности и деформативности, но и по критериям долговечности, проектное обеспечение сроков службы элементов в соответствии с пределом «полезного» износа Максимальное обеспечение доступа к элементам ИС Повышение эффективности сохраняющих (гидроизоляция, водоотвод и т.п.) и антивандальных устройств и мероприятий Разработка разделов эксплуатации ИС на протяжении их жизненного цикла, анализ проектных решений по критериям оптимизации жизненного цикла Спасибо за внимание! [email protected]
